CN103281121A - 监控光模块接收光功率的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监控光模块接收光功率的方法及系统。所述光模块中的光电探测器为APD，所述方法为：获取光模块的当前接收光功率值及APD的当前反向偏置电压值；将当前接收光功率值与设定功率阈值进行比较；在当前接收光功率值大于设定功率阈值时，降低当前反向偏置电压值至设定电压阈值，并采用与当前反向偏置电压值相对应的补偿因子与当前接收光功率值相乘，将乘积作为实际接收光功率监控值而输出；在当前接收光功率值不大于设定功率阈值时，将当前接收光功率值作为实际接收光功率监控值而输出。采用本发明的方法和系统，能够解决现有光模块中APD使用寿命与接收光功率监控准确性之间所存在矛盾。

Description

监控光模块接收光功率的方法及系统

技术领域

本发明涉及光通信技术，具体地说，是涉及光模块光功率的监控，更具体地说，是涉及监控光模块接收光功率的方法及系统。

背景技术

光收发一体模块，简称光模块，是用于光通讯领域的设备中的一种标准模块。近年来，随着用户对带宽的要求越来越高、光纤到户的普及等，光模块市场突飞猛进。随着行业的发展，光模块越来越往智能化方向发展，内部带有一个MCU的光模块也越来越多。

光接收同轴封装组件(Receiver Optical Subassembly Assemble)，简称ROSA，是将光电探测器（PD）封装在一个结构件 (如金属壳)中、配置其他元件和光接口后所集成的一个器件，作为光模块的光接收器件使用，目的是将光信号转变为电信号。APD（Avalanche Photodiode，雪崩光电二极管)是光电探测器的一种，它有内部增益，使得其灵敏度比其他的PD要高得多，所以，APD在光模块中被广泛采用。为实现APD的内部增益，需要在APD两端加上高达数十伏特的反向偏置电压。APD的内部增益的大小取决于其增益因子M的大小，该增益因子与APD两端的反向偏置电压成正比。也即，当加载在APD两端的反向偏置电压降低时，其增益因子M也会随之减小。

APD作为光电探测器使用虽然有众多的优点，但是也有一些缺点，在这些缺点中，其中一个比较突出的是：若APD接收光的强度大于规定的阈值后，会使APD功耗过大，若持续维持这种状态，会造成APD损坏，大大降低其使用寿命。因此，为了使APD能够长时间的工作，必须避免出现这种情况，一旦出现，应加以保护。通常的做法是在接收光的强度大于规定的阈值后，降低APD两端的偏置电压，从而使得功耗也随之降低。

另一方面，现在光模块普遍被要求具有DDMI(Diagnostic Monitoring Interface，数字诊断接口)功能，并且还要符合一些相关的协议的规定，例如SFF-8472，而这些都要求监控接收光功率。对于采用APD的光模块来说，接收光功率的监控通过下述方法来实现：采集APD通过光电转变产生的电流，该电流经光功率监控电路转换为电压，光模块中的MCU通过ADC采集该电压，并根据该电压值计算出接收光功率，该接收光功率将作为接收光功率监控值而输出。而且，APD经光电转换产生的电流值的大小与该APD的增益因子是成正比的。如果APD工作在保护模式下，其两端所施加的偏置电压降低，其增益因子也将减小，则APD所产生的电流也会随之降低，从而导致MCU所计算出的接收光功率的监控值比实际值要小，影响了接收光功率的监控准确性和稳定性。因而，对于采用APD的光模块来说，如果要监控其接收光功率，不可避免地存在着使用寿命与监控准确性之间的矛盾。

发明内容

本发明的目的是提供一种监控光模块接收光功率的方法及系统，以解决现有光模块中的APD使用寿命与接收光功率监控准确性之间所存在的上述矛盾。

为实现上述发明目的，本发明提供的方法采用下述技术方案予以实现：

一种监控光模块接收光功率的方法，所述光模块中的光电探测器为APD，所述方法包括下述步骤：

a1、获取所述光模块的当前接收光功率值及所述APD的当前反向偏置电压值；

a2、将所述当前接收光功率值与设定功率阈值进行比较，根据比较结果执行下述步骤a3或a4；

a3、在所述当前接收光功率值大于所述设定功率阈值时，降低所述当前反向偏置电压值至设定电压阈值，并采用与所述当前反向偏置电压值相对应的补偿因子与所述当前接收光功率值相乘，将乘以所述补偿因子后的接收光功率值作为实际接收光功率监控值而输出；

a4、在所述当前接收光功率值不大于所述设定功率阈值时，将所述当前接收光功率值作为实际接收光功率监控值而输出。

如上所述的方法，所述补偿因子为所述APD的增益因子，所述增益因子采用下述步骤获取：

b1、获得所述APD在正常工作电压范围内工作时的至少三个反向偏置电压值作为反向偏置电压样本值，所述反向偏置电压样本值中至少有一个大于所述设定电压阈值，按照下述方法获得与所述反向偏置电压样本值一一对应的增益因子样本值：

在所述反向偏置电压样本值不大于所述设定电压阈值时，该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值设为1；

在所述反向偏置电压样本值大于所述设定电压阈值时，该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值为所述APD工作在该反向偏置电压样本值下所产生的接收光功率值与所述APD工作在所述设定电压阈值下所产生的接收光功率值的比值；

b2、将所述反向偏置电压样本值作为输入值、将该反向偏置电压样本值所对应的增益因子样本值作为输出值，训练二次函数模型；

b3、根据训练好的所述二次函数模型计算与所述当前反向偏置电压值相对应的增益因子，该增益因子即为所述补偿因子。

优选的，所述二次函数模型为标准二次函数模型Y=aX²+bX+c。

如上所述的方法，为提高补偿因子获取速度、进而提高光功率监控速度，所述步骤b3包括下述子步骤：

b31、选取所述APD正常工作电压范围内的若干个离散电压值作为反向偏置电压值，根据所述二次函数模型计算与每个所述离散电压值相对应的增益因子；

b32、将离散电压值与相对应的增益因子组成表格；

b33、从表格中查找与所述当前反向偏置电压值相对应的增益因子。

如上所述的方法，在所述步骤b33中，如果从所述表格中未查找到所述当前反向偏置电压值，则将所述表格中与所述当前反向偏置电压值相邻的两个所述离散电压值所对应的增益因子取平均，将平均值作为所述当前反向偏置电压值所对应的增益因子。

为实现前述发明目的，本发明提供的系统采用下述技术方案来实现：

一种监控光模块接收光功率的系统，所述光模块中的光电探测器为APD，所述系统包括：

接收光功率检测模块，用于检测光模块的接收光功率；

偏置电压检测模块，用于检测所述APD的反向偏置电压；

功率比较模块，与所述接收光功率检测模块相连接，用于将所述接收光功率检测模块所检测的当前接收光功率值与设定功率阈值进行比较，并输出比较结果；

功率补偿模块，与所述接收光功率检测模块、所述功率比较模块及所述偏置电压检测模块相连接，根据所述功率比较模块的比较结果工作，将所述当前接收光功率值与所述偏置电压检测模块所检测的当前反向偏置电压值相对应的补偿因子相乘，并输出相乘后的结果；

监控功率输出模块，与所述接收光功率检测模块、所述功率补偿模块及所述功率比较模块相连接，根据所述功率比较模块的比较结果选择将所述接收光功率检测模块或所述功率补偿模块的输出结果作为实际接收光功率监控值并输出。

如上所述的系统，所述补偿因子为所述APD的增益因子，所述系统还包括有增益因子获取模块，所述增益因子获取模块包括有下述各单元：

偏置电压样本值获取单元，用于获取所述APD在正常工作电压范围内工作时的至少三个反向偏置电压值作为反向偏置电压样本值，且所述反向偏置电压样本值中至少有一个大于设定电压阈值；

增益因子样本值计算单元，与所述偏置电压样本值获取单元及所述接收光功率检测模块相连接，用于计算与所述反向偏置电压样本值一一对应的增益因子样本值；

二次函数模型训练单元，与所述偏置电压样本值获取单元及所述增益因子样本值计算单元相连接，用于根据所述偏置电压样本值及所述增益因子样本值训练二次函数模型；

增益因子计算单元，与所述偏置电压检测模块及所述二次函数模型训练单元相连接，用于根据训练好的所述二次函数模型计算与所述当前反向偏置电压值相对应的增益因子；

其中，在所述反向偏置电压样本值不大于所述设定电压阈值时，所述增益因子样本值计算单元将该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值设为1；

在所述反向偏置电压样本值大于所述设定电压阈值时，所述增益因子样本值计算单元所计算的该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值为所述APD工作在该反向偏置电压样本值下所产生的接收光功率值与所述APD工作在所述设定电压阈值下所产生的接收光功率值的比值。

优选的，所述二次函数模型为标准二次函数模型Y=aX²+bX+c。

如上所述的系统，为提高补偿因子获取速度、进而提高光功率监控速度，所述增益因子计算单元包括下述子单元：

离散电压选择子单元，用于选择所述APD正常工作电压范围内的若干个离散电压值作为反向偏置电压值；

离散增益因子获取子单元，与所述二次函数模型训练单元及所述离散电压选择子单元相连接，用于根据训练好的所述二次函数模型计算与所述离散电压值相对应的增益因子；

表格构成子单元，与所述离散偏置电压选择子单元及所述离散增益因子获取子单元相连接，用于将所述离散电压值与相对应的增益因子构成表格；

增益因子查找子单元，与所述表格构成子单元及所述偏置电压检测模块相连接，用于从所述表格中查找与所述当前反向偏置电压值相对应的增益因子。

如上所述的系统，所述增益因子计算单元还包括与所述表格构成子单元及所述增益因子查找子单元相连接的均值计算子单元，用于在所述增益因子查找子单元未查找到所述当前反向偏置电压值时、将所述表格中与所述当前反向偏置电压值相邻的两个所述离散电压值所对应的增益因子取平均，将平均值作为所述当前反向偏置电压值所对应的增益因子。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的方法及系统在光模块的接收光功率值大于设定功率阈值而降低APD的反向偏置电压值进入保护模式之后，采用与当前反向偏置电压值相对应的补偿因子对当前接收光功率值进行补偿，能保证补偿后的接收光功率值与实际接收光功率值相同，不会因APD偏置电压的降低而影响对接收光功率的监控，在确保APD功耗低、使用寿命不受影响的前提下增加了接收光功率监控的准确性和稳定性，且采用补偿因子进行补偿的方法成本低、可控性强、使用方便。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明监控光模块接收光功率的系统一个实施例的原理框图；

图2是本发明监控光模块接收光功率的系统另一个实施例的原理框图；

图3是图2中增益因子计算单元的一个具体结构框图；

图4是本发明监控光模块接收光功率的方法一个实施例的流程图；

图5是图4中获取补偿因子的一个具体流程图；

图6是图4中获取补偿因子的另一个具体流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

请参考图1，该图1所示为本发明监控光模块接收光功率的系统一个实施例的原理框图。在该实施例中，光模块中的光电探测器为APD。

如图1所示，为实现对具有APD的光模块接收光功率的准确监控，该实施例的系统包括有接收光功率检测模块1、偏置电压检测模块2、功率比较模块3、功率补偿模块4及监控功率输出模块5，各功能模块的功能及相互之间的连接关系具体如下：

接收光功率检测模块1，用于检测通过APD所接收的光模块的接收光功率。

偏置电压检测模块2，用于检测APD的反向偏置电压。

功率比较模块3，与接收光功率检测模块1相连接，用于将接收光功率检测模块1所检测的当前接收光功率值与设定功率阈值进行比较，并输出比较结果，以便确定是否控制APD进入保护工作模式以及如何处理实际接收光功率的监控值。

功率补偿模块4，与接收光功率检测模块1、功率比较模块3及偏置电压检测模块2相连接，将根据功率比较模块3的比较结果工作，将接收光功率检测模块1所检测的当前接收光功率值与偏置电压检测模块2所检测的当前反向偏置电压值所对应的补偿因子相乘，并输出相乘后的结果。

监控功率输出模块5，与接收光功率检测模块1、功率补偿模块4及功率比较模块3相连接，将根据功率比较模块3的比较结果选择将接收光功率检测模块1或功率补偿模块4的输出结果作为实际接收光功率监控值并输出。具体来说，如果当前接收光功率值不大于设定功率阈值，则将接收光功率检测模块1所检测的当前接收光功率作为实际接收光功率监控值；而若当前接收光功率值大于设定功率阈值，则将经功率补偿模块4补偿后的光功率作为实际接收光功率监控值。

该实施例通过设置功率补偿模块4，可以在APD降低反向偏置电压而进入保护工作模式时，对偏小的接收光功率值进行补偿。通过选择合适的补偿因子，能够使得补偿后的光功率值与APD的实际接收光功率值相等，而将补偿后的光功率值作为光功率监控值输出后，则能够保证光模块接收光功率监控的准确性，提高了接收光功率监控的稳定性。

该实施例中的监控系统的具体工作过程可以参考图4所示的流程图及下述对图4的描述。

请参考图2，该图2示出了本发明监控光模块接收光功率的系统另一个实施例的原理框图。与图1实施例相同，该图2实施例中的光模块也采用APD作为光电探测器。

如图2所示，该实施例的监控系统除了包括有接收光功率检测模块1、偏置电压检测模块2、功率比较模块3、功率补偿模块4及监控功率输出模块5之外，还包括有增益因子获取模块6。除增益因子获取模块6之外的其他模块的功能及连接关系与图1实施例类似，在此不作复述，可以参考上述对图1的描述。下面重点描述增益因子获取模块6的结构及功能。

如上所述，功率补偿模块4在对功率进行补偿时，需要使用补偿因子。该实施例考虑到APD工作在其反向偏置电压降低后的保护模式下、光功率监控值会比实际值变小的主要原因是在反向偏置电压降低后APD内部的增益因子变小、进而导致经APD光电转换后输出的电信号幅值变小的机理，从改变APD的增益因子角度出发，来对接收光功率进行补偿。所以，在该实施例中，采用APD的增益因子作为补偿因子，而增益因子获取模块 6就是为了获取APD的增益因子、进而获得补偿因子的一个功能模块。而且，结合APD的反向偏置电压与其输出电流之间呈二次函数关系、而APD的增益因子与其输出电流呈线性关系的原理，增益因子获取模块6采用包括有偏置电压样本值获取单元61、增益因子样本值计算单元62、二次函数模型训练单元63及增益因子计算单元64的结构来实现。

其中，偏置电压样本值获取单元61，用于获取APD在正常工作电压范围内工作时的至少三个反向偏置电压值作为反向偏置电压样本值，且所述反向偏置电压样本值中至少有一个大于设定电压阈值。

增益因子样本值计算单元62，与偏置电压样本值获取单元61及接收光功率检测模块1相连接，用于计算与反向偏置电压样本值一一对应的增益因子样本值。具体来说，在反向偏置电压样本值不大于设定电压阈值时，增益因子样本值计算单元62将该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值设为1；在反向偏置电压样本值大于设定电压阈值时，增益因子样本值计算单元62所计算的该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值为APD工作在该反向偏置电压样本值下所产生的接收光功率值与APD工作在设定电压阈值下所产生的接收光功率值的比值。

二次函数模型训练单元63，与偏置电压样本值获取单元61及增益因子样本值计算单元62相连接，用于根据偏置电压样本值及增益因子样本值训练二次函数模型。而且，在该实施例中，二次函数模型优选为标准二次函数模型Y=aX²+bX+c。其中，偏置电压样本值为输入值、也即X值，而增益因子样本值为输出值、也即Y值。

增益因子计算单元64，与偏置电压检测模块2及二次函数模型训练单元63相连接，用于根据训练好的二次函数模型计算与偏置电压检测模块2所检测的当前反向偏置电压值相对应的增益因子。

增益因子计算单元64的输出端将与功率补偿模块4相连接，为功率补偿模块4提供所需的补偿因子，实现对接收光功率的补偿。

该实施例中的监控系统的具体工作过程可以参考图4及图5所示的流程图及下述对流程的描述。

在获得关于偏置电压与增益因子的二次函数模型、也即获知了二次函数中的各系数之后，将当前偏置电压值输入模型中，就能够计算出与当前偏置电压值相对应的增益因子。直接采用二次函数模型计算增益因子的方法虽然能够获得准确的增益因子，但计算过程耗时较长，获得增益因子的速度偏慢，影响了对接收光功率监控值的补偿速度。鉴于此，还可以预先选择若干常用的偏置电压值并计算出相对应的增益因子，然后，构成表格。后续在进行光功率补偿时，通过查表的方式来获得当前偏置电压值所对应的增益因子，从而提高补偿速度和光功率监控速度。

如图3所示，该图3示出了图2中增益因子计算单元64的一个具体结构框图，该结构框图示出了采用上述预先计算增益因子并形成表格、通过表格查找当前增益因子的一个具体实现结构。

如图3所示，为提高增益因子获取速度，增益因子计算单元64所包含的子单元、各子单元的功能及连接关系如下：

离散电压选择子单元641，用于选择APD正常工作电压范围内的若干个离散电压值作为反向偏置电压值。

离散增益因子获取子单元642，与二次函数模型训练单元63（图3中未示出，参见图2）及离散电压选择子单元641相连接，用于根据训练好的二次函数模型计算与离散电压值相对应的增益因子。

表格构成子单元643，与离散偏置电压选择子单元641及离散增益因子获取子单元642相连接，用于将离散电压值与相对应的增益因子构成表格。

增益因子查找子单元644，与表格构成子单元643及偏置电压检测模块2（图3中未示出，参见图2）相连接，用于从表格中查找与当前反向偏置电压值相对应的增益因子。

进一步的，增益因子计算单元还可以包括有均值计算子单元645，分别与表格构成子单元643及增益因子查找子单元644相连接，用于在增益因子查找子单元未查找到当前反向偏置电压值时、将表格中与当前反向偏置电压值相邻的两个离散电压值所对应的增益因子取平均，将平均值作为当前反向偏置电压值所对应的增益因子。

上述结构的增益因子计算单元的具体工作过程可以参考图6所示的流程图及下述对该流程的描述。

请参考图4，该图4所示为本发明监控光模块接收光功率的方法一个实施例的流程图，该实施例的方法基于图2的原理框图，且光模块中的光电探测器也为APD。

如图4所示，该实施例对APD所接收的光功率进行监控的过程如下：

步骤41：流程开始。

步骤42：获取光模块的当前接收光功率值和APD的当前反向偏置电压值。

这里所说的当前接收光功率值是接收光功率的采集值，一般是通过光模块内部的MCU采集与APD通过光电转换所产生的电流值相对应的电压值、并经转换处理后的一个光功率值，该值与APD产生的电流值成正比。而当前反向偏置电压值是加载到APD两端的偏置电压的大小，也可以通过MCU来获得。

步骤43：判断当前接收光功率值是否大于设定功率阈值。若是，执行步骤45；否则，执行步骤44。

如前所述，对于APD来说，如果其接收光功率过大，会使得其功耗较大而影响其使用寿命。该步骤的目的即时为了判断APD接收光功率是否过大、进而能够采取不同保护措施的判断过程。设定功率阈值时APD正常工作所能允许产生的最大接收光功率值，可以根据APD的型号及有关性能指标来选择。

步骤44：如果当前接收光功率值不大于设定功率阈值，当前接收光功率值为实际接收光功率监控值。

如果当前接收光功率值不大于设定功率阈值，判定APD功耗不会超出允许的范围，则不需要对APD进行降压保护。该情况下，所采集的当前接收光功率值是APD实际接收的光功率值，所以，将当前接收光功率值作为实际接收光功率监控值。然后，执行步骤46。

步骤45：如果当前接收光功率值大于设定功率阈值，降低APD的当前反向偏置电压值至设定电压阈值，将当前接收光功率值乘以补偿因子后的功率值作为实际接收光功率监控值。

如果当前接收光功率值大于设定功率阈值，说明APD接收光功率过大，为避免APD因功耗过大而损坏，则降低APD的当前反向偏置电压值至设定电压阈值，使得APD进入保护模式工作。降低APD的当前反向偏置电压值之后，APD所产生的电流减小，该电流经监控电路所产生的电压也减小，相应的，所采集的当前接收光功率值也要比APD实际接收的光功率值偏小。为保证光功率监控的准确性，采用与当前反向偏置电压值相对应的补偿因子与当前接收光功率值相乘，将乘以补偿因子后的接收光功率值作为实际接收光功率监控值。然后，执行步骤46。

上述设定电压阈值也是根据APD的型号及有关性能指标来选择。

步骤46：输出实际接收光功率监控值，实现对接收光功率的监控。

步骤47：流程结束。

采用上述方法来监控光模块的接收光功率，不仅能够在APD偏置电压过高时自动降低APD的偏置电压而进入保护模式，保证APD正常工作，且能够对保护模式下的接收光功率进行补偿。通过选择合适的补偿因子，能够保证补偿后的接收光功率值与APD实际接收的光功率值相等，进而保证了接收光功率监控的准确性和稳定性。

通过上述流程描述可知，补偿因子的大小决定了APD保护模式下接收光功率监控值的准确性，而补偿因子的获得方式可以有多种，下面以图5和图6流程为例介绍两种补偿因子的获取过程。

图5所示为获取补偿因子的一个具体流程图，该流程基于图2的原理框图。而且，如上所述，该方法是采用APD的增益因子作为补偿因子，因此，获取补偿因子的过程也就是获取APD增益因子的过程。

首先，简要说明该实施例获得增益因子的机理：APD的增益因子是与其反向偏置电压值相关的一个参数，所以，该实施例将利用反向偏置电压样本值及与其对应的增益因子样本值来获得两者之间的函数模型，然后，利用该函数模型来获取增益因子。而且，APD的反向偏置电压与其输出电流之间呈二次函数关系、而APD的增益因子与其输出电流呈线性关系，所以，增益因子与反向偏置电压之间的函数模型可以采用二次函数模型。

如图5所示，该实施例获取增益因子的具体方法如下：

步骤51：获得反向偏置电压样本值及与其一一对应的增益因子样本值。

在选取反向偏置电压样本值时，要遵循下述原则，以提高函数模型的精确性：选择APD在正常工作电压范围内工作时的至少三个反向偏置电压值作为反向偏置电压样本值，且反向偏置电压样本值中至少有一个大于设定电压阈值。

然后，按照下述方法获得与反向偏置电压样本值一一对应的增益因子样本值：

在反向偏置电压样本值不大于设定电压阈值时，该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值设为1；

在反向偏置电压样本值大于设定电压阈值时，该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值为APD工作在该反向偏置电压样本值下所产生的接收光功率值与APD工作在设定电压阈值下所产生的接收光功率值的比值。

如前所述，在反向偏置电压样本值不大于设定电压阈值时，系统采集的当前接收光功率与APD的实际接收光功率大小是相等的，不需要进行补偿，也即补偿因子为1。在反向偏置电压样本值大于设定电压阈值时，如果不对APD进行降压保护，则APD在该反向偏置电压样本值下工作所采集的当前接收光功率与APD的实际接收光功率大小也是相等的；而如果对APD进行降压保护，此时，APD两端的反向偏置电压将降至设定电压阈值，此时，系统所采集的接收光功率将是APD工作的设定电压阈值下所产生的接收光功率。所以，APD工作在该反向偏置电压样本值下所产生的接收光功率值与APD工作在设定电压阈值下所产生的接收光功率值的比值即是该反向偏置电压样本值所对应的增益因子。

步骤52：将反向偏置电压样本值及其对应的增益因子样本值作为输入值和输出值，训练二次函数模型。

将反向偏置电压样本值作为输入值、将该反向偏置电压样本值所对应的增益因子样本值作为输出值，训练二次函数模型，获得二次函数模型的参数，从而获得反向偏置电压与增益因子的函数模型。在该实施例中，二次函数模型优选采用标准二次函数模型Y=aX²+bX+c。

步骤52：根据训练好的二次函数模型计算与当前反向偏置电压值相对应的增益因子，该增益因子即为所述补偿因子。

由于二次函数模型是关于反向偏置电压与增益因子的模型，所以，将当前反向偏置电压值作为输入值输入到训练好的二次函数模型中，就能够计算出其相对应的增益因子，然后将该增益因子作为补偿因子，对当前接收光功率进行补偿后作为接收光功率的实际监控值。

直接采用二次函数模型计算当前反向偏置电压所对应的增益因子的上述方法虽然能够获得准确的增益因子，但计算过程耗时较长，获得增益因子的速度偏慢，会影响对接收光功率监控值的补偿速度。鉴于此，还可以预先选择若干常用的偏置电压值并计算出相对应的增益因子，然后，构成表格；后续在进行光功率补偿时，通过查表的方式来获得当前偏置电压值所对应的增益因子，从而提高补偿速度和光功率监控速度。具体实现方法请参考图6流程图。

图6所示为图4中获取补偿因子的另一个具体流程图，该流程的方法基于图3的结构框图，也是采用APD的增益因子作为补偿因子。

如图6所示，该实施例获得增益因子的过程如下：

步骤61：获得反向偏置电压样本值及与其一一对应的增益因子样本值。

步骤62：将反向偏置电压样本值及其对应的增益因子样本值作为输入值和输出值，训练二次函数模型。

上述两步骤的执行过程与图5流程相同，可参考上述图5中的相应描述。

步骤63：选取离散电压值作为反向偏置电压值，根据训练好的二次函数模型计算每个离散电压值对应的增益因子。

在训练好二次函数模型之后，从APD正常工作电压范围内选择若干个离散电压值作为反向偏置电压值，然后，根据训练好的二次函数模型计算与每个离散电压值相对应的增益因子。例如，APD正常工作电压范围是8-38V，则可以从8V开始，每隔2V选择一个电压值作为反向偏置电压值，共选取16个离散电压值。然后，计算出与每个离散电压值对应的增益因子，也为16个。

步骤64：将离散电压值与相对应的增益因子组成表格。

在构成表格时，可以根据电压值由小到大的顺序来排序，以便于查找使用。

步骤65：从表格中查找与当前反向偏置电压值相对应的增益因子。

在APD进入保护模式工作时，可以采用查表的方式，根据当前反向偏置电压之间从表格中查找与其相对应的增益因子作为补偿因子。由于查表的速度要大于根据函数模型计算的速度，能够提高获得补偿因子的速度，且可以降低对MCU资源的占用，进而提高光模块对接收光功率监控的速度。

步骤66：判断从表格中是否找到当前反向偏置电压值。若是，执行步骤67；若否，转至步骤68。

由于表格中的电压值为离散值，不能一定保证APD的当前反向偏置电压恰好存在于表格内。因此，需要判断表格内是否存在有当前反向偏置电压值，并根据判断结果执行不同的操作。

步骤67：如果从表格中找到当前反向偏置电压值，则直接读取相对应的增益因子作为补偿因子。

步骤68：如果从表格中没有找到当前反向偏置电压值，则将表格中与当前反向偏置电压值相邻的两个离散电压值所对应的增益因子取平均，将平均值作为当前反向偏置电压值所对应的增益因子。

虽然这种取平均的方式不能保证增益因子完全准确，但如果离散电压值选择的足够多且合理，能够使得平均值获得的增益因子与实际增益因子差别较小，对于接收光功率监控要求不是特别严格的监控过程来说，能够对监控准确性与监控速度两者进行一个平衡。

当然，图5的方法可以和图6的方法结合起来使用。例如，首先采用图6查表的方式来查找增益因子；如果查表未找到准确的增益因子，再采用模型计算的方式来获得相应的增益因子，具体可根据监控要求来选择合适的增益因子获取方法。

上述各方法实施例可以借助于光模块内部的MCU及相应的电路模块来实现，也可以将相应的程序置于光模块外部的处理器中，同时结合光模块内部的MCU及相应的电路模块来实现。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种监控光模块接收光功率的方法，所述光模块中的光电探测器为APD，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

a1、获取所述光模块的当前接收光功率值及所述APD的当前反向偏置电压值；

a2、将所述当前接收光功率值与设定功率阈值进行比较，根据比较结果执行下述步骤a3或a4；

a3、在所述当前接收光功率值大于所述设定功率阈值时，降低所述当前反向偏置电压值至设定电压阈值，并采用与所述当前反向偏置电压值相对应的补偿因子与所述当前接收光功率值相乘，将乘以所述补偿因子后的接收光功率值作为实际接收光功率监控值而输出；

a4、在所述当前接收光功率值不大于所述设定功率阈值时，将所述当前接收光功率值作为实际接收光功率监控值而输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿因子为所述APD的增益因子，所述增益因子采用下述步骤获取：

b1、获得所述APD在正常工作电压范围内工作时的至少三个反向偏置电压值作为反向偏置电压样本值，所述反向偏置电压样本值中至少有一个大于所述设定电压阈值，按照下述方法获得与所述反向偏置电压样本值一一对应的增益因子样本值：

在所述反向偏置电压样本值不大于所述设定电压阈值时，该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值设为1；

在所述反向偏置电压样本值大于所述设定电压阈值时，该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值为所述APD工作在该反向偏置电压样本值下所产生的接收光功率值与所述APD工作在所述设定电压阈值下所产生的接收光功率值的比值；

b2、将所述反向偏置电压样本值作为输入值、将该反向偏置电压样本值所对应的增益因子样本值作为输出值，训练二次函数模型；

b3、根据训练好的所述二次函数模型计算与所述当前反向偏置电压值相对应的增益因子，该增益因子即为所述补偿因子。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述二次函数模型为标准二次函数模型Y=aX²+bX+c。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b3包括下述子步骤：

b31、选取所述APD正常工作电压范围内的若干个离散电压值作为反向偏置电压值，根据所述二次函数模型计算与每个所述离散电压值相对应的增益因子；

b32、将离散电压值与相对应的增益因子组成表格；

b33、从表格中查找与所述当前反向偏置电压值相对应的增益因子。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤b33中，如果从所述表格中未查找到所述当前反向偏置电压值，则将所述表格中与所述当前反向偏置电压值相邻的两个所述离散电压值所对应的增益因子取平均，将平均值作为所述当前反向偏置电压值所对应的增益因子。

6.一种监控光模块接收光功率的系统，所述光模块中的光电探测器为APD，其特征在于，所述系统包括：

接收光功率检测模块，用于检测光模块的接收光功率；

偏置电压检测模块，用于检测所述APD的反向偏置电压；

功率比较模块，与所述接收光功率检测模块相连接，用于将所述接收光功率检测模块所检测的当前接收光功率值与设定功率阈值进行比较，并输出比较结果；

功率补偿模块，与所述接收光功率检测模块、所述功率比较模块及所述偏置电压检测模块相连接，根据所述功率比较模块的比较结果工作，将所述当前接收光功率值与所述偏置电压检测模块所检测的当前反向偏置电压值相对应的补偿因子相乘，并输出相乘后的结果；

监控功率输出模块，与所述接收光功率检测模块、所述功率补偿模块及所述功率比较模块相连接，根据所述功率比较模块的比较结果选择将所述接收光功率检测模块或所述功率补偿模块的输出结果作为实际接收光功率监控值并输出。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述补偿因子为所述APD的增益因子，所述系统还包括有增益因子获取模块，所述增益因子获取模块包括有下述各单元：

偏置电压样本值获取单元，用于获取所述APD在正常工作电压范围内工作时的至少三个反向偏置电压值作为反向偏置电压样本值，且所述反向偏置电压样本值中至少有一个大于设定电压阈值；

增益因子样本值计算单元，与所述偏置电压样本值获取单元及所述接收光功率检测模块相连接，用于计算与所述反向偏置电压样本值一一对应的增益因子样本值；

二次函数模型训练单元，与所述偏置电压样本值获取单元及所述增益因子样本值计算单元相连接，用于根据所述偏置电压样本值及所述增益因子样本值训练二次函数模型；

增益因子计算单元，与所述偏置电压检测模块及所述二次函数模型训练单元相连接，用于根据训练好的所述二次函数模型计算与所述当前反向偏置电压值相对应的增益因子；

其中，在所述反向偏置电压样本值不大于所述设定电压阈值时，所述增益因子样本值计算单元将该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值设为1；

在所述反向偏置电压样本值大于所述设定电压阈值时，所述增益因子样本值计算单元所计算的该反向偏置电压样本值对应的增益因子样本值为所述APD工作在该反向偏置电压样本值下所产生的接收光功率值与所述APD工作在所述设定电压阈值下所产生的接收光功率值的比值。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述二次函数模型为标准二次函数模型Y=aX²+bX+c。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述增益因子计算单元包括下述子单元：

离散电压选择子单元，用于选择所述APD正常工作电压范围内的若干个离散电压值作为反向偏置电压值；

离散增益因子获取子单元，与所述二次函数模型训练单元及所述离散电压选择子单元相连接，用于根据训练好的所述二次函数模型计算与所述离散电压值相对应的增益因子；

表格构成子单元，与所述离散偏置电压选择子单元及所述离散增益因子获取子单元相连接，用于将所述离散电压值与相对应的增益因子构成表格；

增益因子查找子单元，与所述表格构成子单元及所述偏置电压检测模块相连接，用于从所述表格中查找与所述当前反向偏置电压值相对应的增益因子。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述增益因子计算单元还包括与所述表格构成子单元及所述增益因子查找子单元相连接的均值计算子单元，用于在所述增益因子查找子单元未查找到所述当前反向偏置电压值时、将所述表格中与所述当前反向偏置电压值相邻的两个所述离散电压值所对应的增益因子取平均，将平均值作为所述当前反向偏置电压值所对应的增益因子。

Images